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<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8">
</head>
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                    <h4>正则表达式</h4>
                    <div class="x-wiki-info"><span>1109次阅读</span></div>
                    <hr style="border-top-color:#ccc" />
                    <div class="x-wiki-content x-content"><p>字符串是编程时涉及到的最多的一种数据结构，对字符串进行操作的需求几乎无处不在。比如判断一个字符串是否是合法的Email地址，虽然可以编程提取<code>@</code>前后的子串，再分别判断是否是单词和域名，但这样做不但麻烦，而且代码难以复用。</p>
<p>正则表达式是一种用来匹配字符串的强有力的武器。它的设计思想是用一种描述性的语言来给字符串定义一个规则，凡是符合规则的字符串，我们就认为它“匹配”了，否则，该字符串就是不合法的。</p>
<p>所以我们判断一个字符串是否是合法的Email的方法是：</p>
<ol>
<li><p>创建一个匹配Email的正则表达式；</p>
</li>
<li><p>用该正则表达式去匹配用户的输入来判断是否合法。</p>
</li>
</ol>
<p>因为正则表达式也是用字符串表示的，所以，我们要首先了解如何用字符来描述字符。</p>
<p>在正则表达式中，如果直接给出字符，就是精确匹配。用<code>\d</code>可以匹配一个数字，<code>\w</code>可以匹配一个字母或数字，所以：</p>
<ul>
<li><p><code>&#39;00\d&#39;</code>可以匹配<code>&#39;007&#39;</code>，但无法匹配<code>&#39;00A&#39;</code>；</p>
</li>
<li><p><code>&#39;\d\d\d&#39;</code>可以匹配<code>&#39;010&#39;</code>；</p>
</li>
<li><p><code>&#39;\w\w\d&#39;</code>可以匹配<code>&#39;py3&#39;</code>；</p>
</li>
</ul>
<p><code>.</code>可以匹配任意字符，所以：</p>
<ul>
<li><code>&#39;py.&#39;</code>可以匹配<code>&#39;pyc&#39;</code>、<code>&#39;pyo&#39;</code>、<code>&#39;py!&#39;</code>等等。</li>
</ul>
<p>要匹配变长的字符，在正则表达式中，用<code>*</code>表示任意个字符（包括0个），用<code>+</code>表示至少一个字符，用<code>?</code>表示0个或1个字符，用<code>{n}</code>表示n个字符，用<code>{n,m}</code>表示n-m个字符：</p>
<p>来看一个复杂的例子：<code>\d{3}\s+\d{3,8}</code>。</p>
<p>我们来从左到右解读一下：</p>
<ol>
<li><p><code>\d{3}</code>表示匹配3个数字，例如<code>&#39;010&#39;</code>；</p>
</li>
<li><p><code>\s</code>可以匹配一个空格（也包括Tab等空白符），所以<code>\s+</code>表示至少有一个空格，例如匹配<code>&#39; &#39;</code>，<code>&#39;   &#39;</code>等；</p>
</li>
<li><p><code>\d{3,8}</code>表示3-8个数字，例如<code>&#39;1234567&#39;</code>。</p>
</li>
</ol>
<p>综合起来，上面的正则表达式可以匹配以任意个空格隔开的带区号的电话号码。</p>
<p>如果要匹配<code>&#39;010-12345&#39;</code>这样的号码呢？由于<code>&#39;-&#39;</code>是特殊字符，在正则表达式中，要用<code>&#39;\&#39;</code>转义，所以，上面的正则是<code>\d{3}\-\d{3,8}</code>。</p>
<p>但是，仍然无法匹配<code>&#39;010 - 12345&#39;</code>，因为带有空格。所以我们需要更复杂的匹配方式。</p>
<h3 id="-">进阶</h3>
<p>要做更精确地匹配，可以用<code>[]</code>表示范围，比如：</p>
<ul>
<li><p><code>[0-9a-zA-Z\_]</code>可以匹配一个数字、字母或者下划线；</p>
</li>
<li><p><code>[0-9a-zA-Z\_]+</code>可以匹配至少由一个数字、字母或者下划线组成的字符串，比如<code>&#39;a100&#39;</code>，<code>&#39;0_Z&#39;</code>，<code>&#39;Py3000&#39;</code>等等；</p>
</li>
<li><p><code>[a-zA-Z\_][0-9a-zA-Z\_]*</code>可以匹配由字母或下划线开头，后接任意个由一个数字、字母或者下划线组成的字符串，也就是Python合法的变量；</p>
</li>
<li><p><code>[a-zA-Z\_][0-9a-zA-Z\_]{0, 19}</code>更精确地限制了变量的长度是1-20个字符（前面1个字符+后面最多19个字符）。</p>
</li>
</ul>
<p><code>A|B</code>可以匹配A或B，所以<code>[P|p]ython</code>可以匹配<code>&#39;Python&#39;</code>或者<code>&#39;python&#39;</code>。</p>
<p><code>^</code>表示行的开头，<code>^\d</code>表示必须以数字开头。</p>
<p><code>$</code>表示行的结束，<code>\d$</code>表示必须以数字结束。</p>
<p>你可能注意到了，<code>py</code>也可以匹配<code>&#39;python&#39;</code>，但是加上<code>^py$</code>就变成了整行匹配，就只能匹配<code>&#39;py&#39;</code>了。</p>
<h3 id="re-">re模块</h3>
<p>有了准备知识，我们就可以在Python中使用正则表达式了。Python提供<code>re</code>模块，包含所有正则表达式的功能。由于Python的字符串本身也用<code>\</code>转义，所以要特别注意：</p>
<pre><code>s = &#39;ABC\\-001&#39; # Python的字符串
# 对应的正则表达式字符串变成：
# &#39;ABC\-001&#39;
</code></pre><p>因此我们强烈建议使用Python的<code>r</code>前缀，就不用考虑转义的问题了：</p>
<pre><code>s = r&#39;ABC\-001&#39; # Python的字符串
# 对应的正则表达式字符串不变：
# &#39;ABC\-001&#39;
</code></pre><p>先看看如何判断正则表达式是否匹配：</p>
<pre><code>&gt;&gt;&gt; import re
&gt;&gt;&gt; re.match(r&#39;^\d{3}\-\d{3,8}$&#39;, &#39;010-12345&#39;)
&lt;_sre.SRE_Match object at 0x1026e18b8&gt;
&gt;&gt;&gt; re.match(r&#39;^\d{3}\-\d{3,8}$&#39;, &#39;010 12345&#39;)
&gt;&gt;&gt;
</code></pre><p><code>match()</code>方法判断是否匹配，如果匹配成功，返回一个<code>Match</code>对象，否则返回<code>None</code>。常见的判断方法就是：</p>
<pre><code>test = &#39;用户输入的字符串&#39;
if re.match(r&#39;正则表达式&#39;, test):
    print &#39;ok&#39;
else:
    print &#39;failed&#39;
</code></pre><h3 id="-">切分字符串</h3>
<p>用正则表达式切分字符串比用固定的字符更灵活，请看正常的切分代码：</p>
<pre><code>&gt;&gt;&gt; &#39;a b   c&#39;.split(&#39; &#39;)
[&#39;a&#39;, &#39;b&#39;, &#39;&#39;, &#39;&#39;, &#39;c&#39;]
</code></pre><p>嗯，无法识别连续的空格，用正则表达式试试：</p>
<pre><code>&gt;&gt;&gt; re.split(r&#39;\s+&#39;, &#39;a b   c&#39;)
[&#39;a&#39;, &#39;b&#39;, &#39;c&#39;]
</code></pre><p>无论多少个空格都可以正常分割。加入<code>,</code>试试：</p>
<pre><code>&gt;&gt;&gt; re.split(r&#39;[\s\,]+&#39;, &#39;a,b, c  d&#39;)
[&#39;a&#39;, &#39;b&#39;, &#39;c&#39;, &#39;d&#39;]
</code></pre><p>再加入<code>;</code>试试：</p>
<pre><code>&gt;&gt;&gt; re.split(r&#39;[\s\,\;]+&#39;, &#39;a,b;; c  d&#39;)
[&#39;a&#39;, &#39;b&#39;, &#39;c&#39;, &#39;d&#39;]
</code></pre><p>如果用户输入了一组标签，下次记得用正则表达式来把不规范的输入转化成正确的数组。</p>
<h3 id="-">分组</h3>
<p>除了简单地判断是否匹配之外，正则表达式还有提取子串的强大功能。用<code>()</code>表示的就是要提取的分组（Group）。比如：</p>
<p><code>^(\d{3})-(\d{3,8})$</code>分别定义了两个组，可以直接从匹配的字符串中提取出区号和本地号码：</p>
<pre><code>&gt;&gt;&gt; m = re.match(r&#39;^(\d{3})-(\d{3,8})$&#39;, &#39;010-12345&#39;)
&gt;&gt;&gt; m
&lt;_sre.SRE_Match object at 0x1026fb3e8&gt;
&gt;&gt;&gt; m.group(0)
&#39;010-12345&#39;
&gt;&gt;&gt; m.group(1)
&#39;010&#39;
&gt;&gt;&gt; m.group(2)
&#39;12345&#39;
</code></pre><p>如果正则表达式中定义了组，就可以在<code>Match</code>对象上用<code>group()</code>方法提取出子串来。</p>
<p>注意到<code>group(0)</code>永远是原始字符串，<code>group(1)</code>、<code>group(2)</code>……表示第1、2、……个子串。</p>
<p>提取子串非常有用。来看一个更凶残的例子：</p>
<pre><code>&gt;&gt;&gt; t = &#39;19:05:30&#39;
&gt;&gt;&gt; m = re.match(r&#39;^(0[0-9]|1[0-9]|2[0-3]|[0-9])\:(0[0-9]|1[0-9]|2[0-9]|3[0-9]|4[0-9]|5[0-9]|[0-9])\:(0[0-9]|1[0-9]|2[0-9]|3[0-9]|4[0-9]|5[0-9]|[0-9])$&#39;, t)
&gt;&gt;&gt; m.groups()
(&#39;19&#39;, &#39;05&#39;, &#39;30&#39;)
</code></pre><p>这个正则表达式可以直接识别合法的时间。但是有些时候，用正则表达式也无法做到完全验证，比如识别日期：</p>
<pre><code>&#39;^(0[1-9]|1[0-2]|[0-9])-(0[1-9]|1[0-9]|2[0-9]|3[0-1]|[0-9])$&#39;
</code></pre><p>对于<code>&#39;2-30&#39;</code>，<code>&#39;4-31&#39;</code>这样的非法日期，用正则还是识别不了，或者说写出来非常困难，这时就需要程序配合识别了。</p>
<h3 id="-">贪婪匹配</h3>
<p>最后需要特别指出的是，正则匹配默认是贪婪匹配，也就是匹配尽可能多的字符。举例如下，匹配出数字后面的<code>0</code>：</p>
<pre><code>&gt;&gt;&gt; re.match(r&#39;^(\d+)(0*)$&#39;, &#39;102300&#39;).groups()
(&#39;102300&#39;, &#39;&#39;)
</code></pre><p>由于<code>\d+</code>采用贪婪匹配，直接把后面的<code>0</code>全部匹配了，结果<code>0*</code>只能匹配空字符串了。</p>
<p>必须让<code>\d+</code>采用非贪婪匹配（也就是尽可能少匹配），才能把后面的<code>0</code>匹配出来，加个<code>?</code>就可以让<code>\d+</code>采用非贪婪匹配：</p>
<pre><code>&gt;&gt;&gt; re.match(r&#39;^(\d+?)(0*)$&#39;, &#39;102300&#39;).groups()
(&#39;1023&#39;, &#39;00&#39;)
</code></pre><h3 id="-">编译</h3>
<p>当我们在Python中使用正则表达式时，re模块内部会干两件事情：</p>
<ol>
<li><p>编译正则表达式，如果正则表达式的字符串本身不合法，会报错；</p>
</li>
<li><p>用编译后的正则表达式去匹配字符串。</p>
</li>
</ol>
<p>如果一个正则表达式要重复使用几千次，出于效率的考虑，我们可以预编译该正则表达式，接下来重复使用时就不需要编译这个步骤了，直接匹配：</p>
<pre><code>&gt;&gt;&gt; import re
# 编译:
&gt;&gt;&gt; re_telephone = re.compile(r&#39;^(\d{3})-(\d{3,8})$&#39;)
# 使用：
&gt;&gt;&gt; re_telephone.match(&#39;010-12345&#39;).groups()
(&#39;010&#39;, &#39;12345&#39;)
&gt;&gt;&gt; re_telephone.match(&#39;010-8086&#39;).groups()
(&#39;010&#39;, &#39;8086&#39;)
</code></pre><p>编译后生成Regular Expression对象，由于该对象自己包含了正则表达式，所以调用对应的方法时不用给出正则字符串。</p>
<h3 id="-">小结</h3>
<p>正则表达式非常强大，要在短短的一节里讲完是不可能的。要讲清楚正则的所有内容，可以写一本厚厚的书了。如果你经常遇到正则表达式的问题，你可能需要一本正则表达式的参考书。</p>
<p>请尝试写一个验证Email地址的正则表达式。版本一应该可以验证出类似的Email：</p>
<pre><code>someone@gmail.com
bill.gates@microsoft.com
</code></pre><p>版本二可以验证并提取出带名字的Email地址：</p>
<pre><code>&lt;Tom Paris&gt; tom@voyager.org
</code></pre></div>

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